发布时间 : 星期五 文章化工原理复习题及答案2011更新完毕开始阅读
P1/ρｇ＝1mH2O，ｕ1＝1m.s
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∴P1/ρｇ－P2/ρｇ＝ｕ2 /2ｇ－ｕ1 /2ｇ
2 2-1
ｕ2＝ｕ1（d1/d2）＝1×（250/150）＝2.78m.s ∴h＝P1/ρｇ－P2/ρｇ
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＝2.78/（2×9.8 1）－1/(2×9.81) ＝0.343mH2O
*12. 某厂准备建一个降尘室来净化常压，温度为40℃的含尘空气流，气体进入降尘室的
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流速保持在0.15m.s，而微粒在室内的沉降速度为0.025m.s，现依厂房面积分配，降尘室只允许做成宽为3m，高为2m。问：（1）降尘室的最小长度应为多少m？（2）降尘室的最
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大生产能力为多少标准m.h？（3）若因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你认为应采取计什么措施来完成此净制任务？ ***答案***
（1）求最小长度L
∵(L/u)≥(H/Ut )∴L≥（uH/Ut)=0.15×2/0.025=12m （2）最大生产能力V标
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V实=AUt=LbUt=12×3×0.025=0.9m.s=3240 mh
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V标=V实T标/T实=3240×273/(40＋273)=2826m.h
（3）若L只能为原来的一半时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中间加一隔板。
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13. 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液,溶液量为1.4kg.s,比热为2kJ. kg.K,走内管(规格为φ25×2.5mm),从150℃ 冷却到100℃ 。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃,
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水的比热为4.18kJ.kg.K。1. 已知溶液一侧的对流传热系数为1160w.m.K,冷却水一侧的
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对流传热系数为930 w. m.K,忽略管壁和污垢的热阻及热损失, 求以传热外表面积为基准
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的总传热系数K 和冷却水的用量(kg.h)。 2.计算内管的外表面积和管长。 ***答案***
5
溶液放热 Q=MsCp△T=1.4×2×1000×(150-100) =1.4×10w 1/K0=d0 / (αidi)+1/α
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=0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15×10
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K0=464w.m.K
冷却水用量 Ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]
5
=1.4×10/[4180(60-25)]
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=0.957kg.s=3445kg.h
△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃
5 2
A =Q/(K0△tm)=1.4×10/(464×82.3)=3.67m
l=A /(πd0 )=3.67/(π×0.025)=46.7m
*14. 在单效蒸发器中，每小时将2000kg的某种水溶液从10%连续浓缩至30%，蒸发操作
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的平均压强为0.4kgf.cm（绝压），溶液的沸点为80℃。加热蒸气的压强为2.0kgf.cm（绝
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压）。原料液的比热为3.77kJ.kg.K。热损失为12000w。忽略浓缩热。试求：（1）单位时间内蒸发的水分量；（2）分别求算原料温度为30℃和80℃时，单位时间内所需的加热蒸气
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量。 已知压强为0.4kgf.cm及2.0kgf.cm时饱和蒸气的气化潜热分别为2319 kJ.kg 及2206
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kJ.kg,饱和蒸汽焓分别为2635kJ.kg及2708kJ.kg 。 ***答案***
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-1
（1）单位时间内蒸发的水分量W
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W=F（1－X0/X1）=2000（1－0.1/0.3）=1333kg .h （2）单位时间内加热蒸气量D D={F Cp(t1－t0)＋wr’＋Q损}/r 原料温度为30℃时蒸气消耗量为
D={2000×3.77(80－30)＋1333×2319＋12000×3.6}/2206
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=1600kg.h
单位蒸气消耗量为 D/w=1600/1333=1.2
同样，原料液温度为80℃时蒸气消耗量及单位蒸气消耗量分别为 D=（1333×2319＋
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12000×3.6）/2206=1430 kg.h D/w=1430/1333=1.07
15. 某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为Φ60
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×3.5mm钢管，管内流速为2m.s，吸入管路的能量损失为19.6J.kg,压出管路的压头损失为4mH2O (均包括全部的局部阻力损失在内）,其余参数见附图示。试求该泵提供的有效功率。
本题目有题图：titu168.bmp
***答案***
定储槽液面为1-1，且为基准面，高位槽液面为2-2，列柏式： 2 2
gZ1+(u1/2) +(p1 /ρ)+We = gZ2 +(u 2/2)+ (p2 /ρ)+Σhf
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∑hf =hf吸+hf压=19.6+4×9.807=58.84J.kg ∴ -100×133 /980 +we=8×9.81+58.84
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∴ We=150 J.kg ; Ms=π/4×0.053×2×980 =4.3kg.s
∴ Ne=WeMs =.150 ×4.3 =649 W
16. 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝0.5m，其两端的直径d1＝40mm，d2＝20mm，
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竖直装置。若把表压为98.07kN.m的水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为1.5mH2O，如不计
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空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。水的密度为1000kg.m。 ***答案***
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本题目有题图：titu050.bmp
列1－1、2－2截面，以1－1面为基准的柏氏方程
2 2
Z1+(u1/2g) +(p1 /ρg) =Z2 +(u 2/2g)+(p2 /ρg) Z 1 =0 ; p 2=0 由连续性方程：
2 2
（π/4）d 1ｕ1＝（π/4）d2 ｕ2
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ｕ1＝（d1 /d2 ）ｕ2＝（20/40）ｕ2＝ｕ2 /4 P1 /ρｇ＝10m ， Z2 ＝0.5
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10＋1/2ｇ×（ｕ2 /4）＝0.5＋ｕ2 /2ｇ＋1.5
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8＝ｕ2 /2ｇ－1/16×ｕ2 /2ｇ＝（15/1 6）ｕ2/2ｇ
1/2 -1
∴ ｕ2 ＝（8×9.81×2×16/15）＝12.94 m.s
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上升高度 H=ｕ 2/(2×9.81)=(12.94) / (2×9.81)=8.53 m
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17. 某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m，炉墙导热系数λ＝1.038w.m.K。其外用导热
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系数为0.07w.m.K的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃, 绝热层外壁温度为38℃,如允许
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最大热损失量为800w.m。求:（1）绝热层的厚度;（2）耐火砖与绝热层的分界处温度。 ***答案***
（1）ｑ/A＝（T1－T3）/（ｂ1/λ1＋ｂ2/λ2）
＝（980－38）/（0.213/1.038＋ｂ2 /0.07）＝800 得：b2＝0.068m
（2）ｑ/A＝（T1－T2）/（ｂ1/λ1）
＝（980－T2）/（0.213/1.038）＝800 得：T2 ＝815℃
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18. 在φ57×3mm的蒸汽管(管材的λ1＝45w.m.K)外壁包了一层25mm厚,导热系数λ2
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＝0.2w.m.K的石棉层。蒸汽管的内壁温度为175℃, 石棉层外表面温度为50℃,试求每米
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蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数为λ3＝0.07w.m.K的氧化镁保温材料, 使热损失为原来的一半,设总温度差保持不变,试问此保温材料应多厚? ***答案***
①热损失的计算 t1 ＝175℃ t3 =50℃
Q＝(t1 -t3 ) 2πＬ/（(1/λ1) ×ｌｎ(ｒ2 /ｒ1 )+(1/λ2)×ｌｎ(ｒ3 /ｒ2) ＝(170-50)×2×3.14×L/（1/45×ｌｎ((57/2)/((57-6)/2) )+1/0.2×ｌｎ((57+50)/2)/(57/2))=239.1L(w) ② 温度差不变,设厚度为x Q' ＝Q/2
Q' ＝（(Δt) 2πL）/（1/λ1 ×ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ×ｌｎ ｒ3 /ｒ2 +1/λ3 ×ｌｎ(ｒ3 +x)/ｒ3 ）＝Q/2
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＝(1/2) Δt×2πL/（1/λ1 ×ｌｎ(ｒ2 /ｒ1) + 1/λ2×ｌｎ(ｒ3 /ｒ2)） ∴ 1/λ1 ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ｌｎｒ3 /ｒ2+1/λ3 ｌｎ(ｒ3 +x)/ｒ3 ＝2（1/λ1 ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ｌｎｒ3 /ｒ2 ） ∴ 1/λ3 ｌｎ(ｒ3 -x)/ｒ3
＝1/λ1ｌｎ(ｒ2 /ｒ1)+1/λ2ｌｎｒ3 /ｒ2 +1/0.07×ｌｎ(107/2+x) /(107/2) ＝ 1/45×ｌｎ(57/2)/((57-6)/2)+1/0.2×ｌｎ((57+50)/2)/(57/2)
∴ x=13.2(mm)
19. 湿度为0.02的湿空气在预热器中加热到120℃后通入绝热常压 (总压P＝760mmHg)干燥器，离开干燥器时空气的温度为49℃。求离开干燥器时空气的露点温度ｔd 。水的饱和蒸汽压数据如下：
温度ｔ，℃ 30 35 40 45 50 55 60 蒸汽压P，mmHg 31.8 42.18 55.3 78.9 92.5 118.0 149.4 ***答案***
-1
Ｉ1=(1.01+1.88×0.02 )×120+2490×0.02=175.5kJ.kg绝干气 绝热干燥器中 Ｉ1 ＝Ｉ2
175.5=(1.01+1.88H2 )×49+2490H2 →H2 =0.0488 PS,td＝H2 P/（0.622+H2 ）
＝0.0488×760/(0.622+0.0488)=55.3mmHg
由水蒸汽表 ｔd =40℃
20. 如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑h
2 -1-1
=16.15uJ.kg计算，式中u为水在管内的流速（m.s)。求
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（1）A-A'截面处的流速m.s？（2）水的流量为多少m.h？
本题目有题图：titu172.bmp
***答案***
（1）定水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，以地面为基准面，则：
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Z1g + P1 /ρ+ u1/2 = Z2g +P2 /ρ + u2/2 + ∑h
2
10×9.807+0+0=2×9.807+0+(0.5+16.15)u
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∴ u=2.2m.s
-1
∵ 水在管内连续流动 dA=d , ∴ uA=u=2.2m.s
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（2）V=3600π×(0.1)×2.2/4=62.17m.h
21. 40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，为保证水在流经收缩管时不产生气化现象，
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收缩管的管径应限制在多大？（不考虑流动阻力损失）。当地大气压为97kN.m，40℃水的
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